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Séptima edición
Instalaciones hidrosanitarias, de gas
y de aprovechamiento de aguas lluvias en edific Otros títulos de su interés Diseño y construcción de alcantarillados Rafael Pérez Carmona Diseño geométrico de carreteras James Cárdenas Grisales Geometría descriptiva Germán Valencia García Administración para ingenieros Miguel David Rojas Evaluación de proyectos para ingenieros Miguel David Rojas López
Colombia es uno de los países con mayor r llegó a ocupar el cuarto lugar en el mundo embargo contaminación, las inundaciones periódicas, la falta de ser ausencia de sistemas de riego en grandes extensiones ostensiblemente su disponibilidad. Por esta razón las aut deben trabajar conjuntamente en la planeación y pr corrientes hídricas y mantener reservas suficientes par
Instalaciones hidrosanitarias, de gas y de aprovechamiento de aguas lluvias en edificaciones
En el presente libro el autor –una de las autor en Colombia– trata ampliamente y en for con este campo de la ingeniería, con temas como suministr presión, pérdidas en tuberías y accesorios, r evacuación de los productos de la c residuales, sistemas de desagües de aguas lluvias y estruc de las aguas lluvias. Esta obra es una de las más completas sobre hidr castellano. Así mismo, está adaptada al contexto c usada en la más reciente leg noviembre de 2014) sobre uso y administr Colección: Ingeniería y salud en el trabajo Área: Ingeniería civil
Rafael Pérez Carmona
Rafael Pérez Carmona Ingeniero civil de la Universidad La Gran Universidad Javeriana, La Gran Colombia y Piloto de Colombia; laboró en la Universidad Católica de Colombia por cuarenta años, de los cuales estuvo como decano de la Facultad de Ingeniería Civil 18 años. Por más de 22 años prestó sus servicios en la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá; fue asesor de la Agencia de Asistencia Técnica de Alemania (GTZ) y de la Organización Panamericana de la Salud (OPS). Premio nacional de Ingeniería Diódoro Sánchez (1986-1989); Mención de Honor 2014 por sus obras El Agua, Desagües y Diseño y construcción de alcantarillados de la Sociedad Colombiana de Ingenieros La Rana de Oro de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, 1986. Mención AIDIS-ABES de la Asociación Interamericana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, Río de Janeiro, Brasil, 1988. Orden al Mérito “Julio por el Gobierno Nacional en ceremonia de la Sociedad Colombiana de Ingenieros, 1997. Orden Civil al Mérito Cartagena Patrimonio Histórico y Cultural de la Humanidad, en el Grado de Comendador por el Concejo Distrital, octubre de 2014. Autor de: Auxiliar para diseño y construcción de alcantarillados; Diseño de
; El agua; Desagües; Diseño de instalaciones ; ; Instalaciones hidrosanitarias y de gas para ; Diseño y construcción de alcantarillados sanitario, pluvial y drenaje en carreteras.
Séptima edición
Instalaciones hidrosanitarias, de gas y de aprovechamiento de aguas lluvias en edificaciones
La envidia y el egoísmo, son las miras con que se mide el abismo de la ignorancia. Sé generoso. Tus escasos conocimientos son valiosos, compártelos con tus semejantes.
Rafael Pérez Carmona
Tabla de contenido Prólogo............................................................................................................................................................. XV Introducción.................................................................................................................................................... XVII Capítulo I. Suministro de agua .......................................................................................................... 1 Terminología usual.......................................................................................................................................
3
Presión ............................................................................................................................................................. 3 Presión estática ............................................................................................................................................ 3 Suministro de agua a las viviendas ...................................................................................................... 4 Presiones recomendadas .......................................................................................................................... 5 Edificios en obra .......................................................................................................................................... 5 Estimación de caudales y presiones .................................................................................................... 7 Coeficiente de simultaneidad según el número de salidas K1 .................................................. 7 Coeficiente de simultaneidad K2 ........................................................................................................... 8 Consumo de agua ...................................................................................................................................... 8 Riegos .............................................................................................................................................................. 9 Dotación para edificaciones destinadas al alojamiento de animales ..................................... 9 Dotación para plantas de producción e industrialización de leche y derivados ................ 10 Asignación de caudales para aparatos ............................................................................................... 10 Consideraciones .......................................................................................................................................... 10 Medidor .......................................................................................................................................................... 11 Recomendaciones básicas ....................................................................................................................... 11 Aparatos sanitarios ..................................................................................................................................... 12
Lavamanos .............................................................................................................................................. 12
Sanitarios ................................................................................................................................................. 13
Lavadero .................................................................................................................................................. 14
Orinal ........................................................................................................................................................ 14
Aseo cuerpo ........................................................................................................................................... 15
Lavaplatos ............................................................................................................................................... 16
Bañeras ..................................................................................................................................................... 16
Duchas ...................................................................................................................................................... 17 Tabla de contenido |
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V
RAFAEL PÉREZ CARMONA
Tipos de abastecimiento de agua ........................................................................................................ 20
A. Para tanque alto .............................................................................................................................. 20
B. Tanque bajo y alto .......................................................................................................................... 21
C. Tanque bajo, bombeo a tanque alto y equipaje de presión elevado ......................... 22
D. Tanque bajo ...................................................................................................................................... 23
E. Tanque bajo, alto y equipo de presión ................................................................................... 24
F. Localización de medidores .......................................................................................................... 25
G. Medidores cerca al acceso de cada apartamento ............................................................. 26
Capítulo II. Equipos de presión ......................................................................................................... 27 Definiciones .................................................................................................................................................. 29 Presión atmosférica ................................................................................................................................... 29 Altura de succión ........................................................................................................................................ 29 Altura de succión estática (D.H.) ........................................................................................................... 30 Altura de succión dinámica total (T.D.H.) ........................................................................................... 30 Carga de aspiración o altura de succión ........................................................................................... 30 Carga de aspiración estática .................................................................................................................. 30 Principios básicos sobre bombas .......................................................................................................... 30 Clases de fluido.............................................................................................................................................. 31 Bombas centrífugas ................................................................................................................................... 31 Principios de funcionamiento de una bomba centrífuga ........................................................... 31 Curvas de las bombas centrífugas ....................................................................................................... 32 Principios fundamentales de una instalación .................................................................................. 32 Capítulo III. Cálculo de pérdidas en tuberías y accesorios ................................................. 61 Tablas Flamant ............................................................................................................................................. 64 Tablas Hazen Williams .............................................................................................................................. 67 Pérdidas en accesorios .............................................................................................................................. 75 Valores prácticos ......................................................................................................................................... 75 Tablas (pérdidas de accesorios) ............................................................................................................. 76 Medidores ..................................................................................................................................................... 86 Características .............................................................................................................................................. 87 Caudal nominal ........................................................................................................................................... 87 Pérdida de carga ......................................................................................................................................... 87 VI
Instalaciones hidrosanitarias, de gas y de aprovechamiento de aguas lluvias en edificaciones
Capítulo IV. Redes de distribución .................................................................................................. 95 Elevación y suministro de agua a presión y por gravedad ......................................................... 98 Principios generales ................................................................................................................................... 98 Cálculo de potencia de los sistemas de presión ............................................................................. 99 Cálculo de la succión ................................................................................................................................. 100 Cálculo altura máxima de la succión ................................................................................................... 100 Cálculo de la N.P.S.H. (Altura de succión positiva) ......................................................................... 101 Tablas de potencia de la bomba ........................................................................................................... 102 Impulsión ....................................................................................................................................................... 106 Utilización de las tablas ............................................................................................................................ 106 Componentes de la succión y la impulsión ...................................................................................... 106 Succión ........................................................................................................................................................... 106 Impulsión ....................................................................................................................................................... 107 Sistema de suministro por gravedad .................................................................................................. 107 Sistema de suministro por presión ...................................................................................................... 107 Diseño de suministro para edificios .................................................................................................... 107 Red interna .................................................................................................................................................... 111 Distribuidor ................................................................................................................................................... 111 Columnas ....................................................................................................................................................... 111 Derivaciones ................................................................................................................................................. 111 Ramales .......................................................................................................................................................... 111 Sistemas de distribución .......................................................................................................................... 111 Sistema por gravedad ............................................................................................................................... 111 Sistema a presión ........................................................................................................................................ 112 Válvulas reductoras y reguladoras de presión ................................................................................. 112 Causas de las variaciones ......................................................................................................................... 112 Funcionamiento .......................................................................................................................................... 112 Control de temperatura de mezcla en edificios con agua caliente central ......................... 114 Selección de válvulas reductoras y reguladoras ............................................................................. 115 Rango de presiones ................................................................................................................................... 115 Ejemplo de cálculo por gravedad ........................................................................................................ 118
Datos técnicos ....................................................................................................................................... 118
Cálculo de la altura de impulsión..................................................................................................... 136
Cálculo de la Altura de succión ...................................................................................................... 138
Cálculo de la NPSH (Altura de succión positiva) ...................................................................... 139
Cálculo de la potencia ....................................................................................................................... 140
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VII
RAFAEL PÉREZ CARMONA
Ejemplo sistema de presión .................................................................................................................... 140 1. Cálculo de la impulsión .................................................................................................................... 142 2. Cálculo de la succión .......................................................................................................................... 155 3. Potencia de las bombas ..................................................................................................................... 156
Escogencia del equipo ....................................................................................................................... 157
Especificaciones del equipo ............................................................................................................. 157
Equipo de presión para suministro ............................................................................................... 157
Equipo de bombeo al tanque alto ................................................................................................ 157
Tanque hidroacumulador .................................................................................................................. 158
Sistema contra incendio .................................................................................................................... 158
Eyector ..................................................................................................................................................... 158
Capítulo V. Desagües ............................................................................................................................... 161 Clasificación de los desagües ................................................................................................................. 163
Sanitario ................................................................................................................................................... 163
Pluvial .......................................................................................................................................................
Combinado ............................................................................................................................................. 163
Industrial .................................................................................................................................................. 163
Domiciliaria ............................................................................................................................................ 164
163
Flujo en tuberías ......................................................................................................................................... 164
Definiciones ............................................................................................................................................ 164
Sifonamiento ......................................................................................................................................... 164
Sifonamiento inducido ...................................................................................................................... 165
Autosifonamiento ................................................................................................................................ 166
Tapones de inspección (T.I.) ............................................................................................................. 167
Drenes de piso ............................................................................................................................................. 170 Trampas de aceites ..................................................................................................................................... 170 Trampas de grasas........................................................................................................................................ 170 Hidráulica de los desagües ..................................................................................................................... 172 Fuerza tractiva ............................................................................................................................................... 172 Flujo de bajantes........................................................................................................................................... 172 Comportamiento del flujo en las bajantes ....................................................................................... 173 Capacidad de las bajantes ....................................................................................................................... 174 Valores de algunos caudales .................................................................................................................. 174 VIII
Instalaciones hidrosanitarias, de gas y de aprovechamiento de aguas lluvias en edificaciones
Componentes adicionales, bombas y eyectores ............................................................................ 175 Dimensionamiento del sistema de desagüe .................................................................................... 175 Unidad de descarga ................................................................................................................................... 177 Tablas de caudales para fluxómetros .................................................................................................. 178 Tablas Manning ........................................................................................................................................... 218 Dimensionamiento de bajantes ............................................................................................................ 224 Procedimiento para dimensionar bajantes ....................................................................................... 224 Cambio de dirección en bajantes........................................................................................................... 224 Procedimiento................................................................................................................................................ 225 Cálculo de los ramales .............................................................................................................................. 226 Cálculo de la bajante superior ............................................................................................................... 226 Cálculo del colector horizontal ............................................................................................................. 226 Zona inferior de la bajante ..................................................................................................................... 227 Colector final ................................................................................................................................................ 227 Ejemplo sistema de aguas negras ........................................................................................................ 227 Cálculo colectores ...................................................................................................................................... 228 Sistema pluvial ............................................................................................................................................. 233 Sistema de aguas lluvias .......................................................................................................................... 233 Capacidad ...................................................................................................................................................... 233 Dimensionamiento ..................................................................................................................................... 233 Velocidad de flujo ...................................................................................................................................... 236 Caudales ......................................................................................................................................................... 236 Agua de infiltración ................................................................................................................................... 236 Tubería de drenaje ..................................................................................................................................... 236 Tubería perforada ....................................................................................................................................... 249 Tubería porosa ............................................................................................................................................. 250 Materiales filtrantes ................................................................................................................................... 250 Desagües por bombeo ............................................................................................................................. 250 Dimensionamiento del tanque .............................................................................................................. 250 Comportamiento de la estación de bombeo .................................................................................. 251 Ejemplo estación de bombeo aguas negras .................................................................................... 252 Cálculo de la potencia de la bomba en H.P. ...................................................................................... 252 Instalación ..................................................................................................................................................... 252 Ejemplo cálculo desagüe pluvial .......................................................................................................... 254
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IX
RAFAEL PÉREZ CARMONA
Capítulo VI. Sistemas de ventilación .............................................................................................. 287 Pérdida del sello en los sifones ............................................................................................................. 290
1. Autosifonamiento ........................................................................................................................... 290
2. Contrapresión ................................................................................................................................... 291
3. Evaporación ....................................................................................................................................... 291
4. Atracción capilar .............................................................................................................................. 292
5. Efectos del viento ............................................................................................................................ 292
Flujo de aire en bajantes .......................................................................................................................... 292 Longitud tubería de ventilación ............................................................................................................ 293 Reventilación ................................................................................................................................................ 296 Localización de los terminales ............................................................................................................... 296 Ventilación principal .................................................................................................................................. 296 Ventilación de aparatos ............................................................................................................................ 297 Caudal de aire en los conductos horizontales ................................................................................ 297 Distancia entre ventilación y sifón ....................................................................................................... 298 Métodos de ventilación ........................................................................................................................... 298
Ventilación individual ......................................................................................................................... 298
Ventilación común ............................................................................................................................... 298
Ramal de ventilación ................................................................................................................................. 298 Pendientes en ventilaciones ................................................................................................................... 299 Ventilación continua .................................................................................................................................. 299 Ventilación húmeda ................................................................................................................................... 299 En el último piso ......................................................................................................................................... 300 En pisos intermedios ................................................................................................................................. 300 Ventilación del circuito ............................................................................................................................. 300 Ventilación en anillo .................................................................................................................................. 300 Ventilación de alivio .................................................................................................................................. 301 Ventilación en cambios de dirección de la bajante ....................................................................... 302 Desagüe y ventilación ............................................................................................................................... 302 Efectos de jabones y detergentes ........................................................................................................ 303 Acumulación de espumas ....................................................................................................................... 304 Dimensionamiento de sistemas ............................................................................................................ 304 Ventilación principal .................................................................................................................................. 304 Terminales de ventilación ........................................................................................................................ 304
X
Instalaciones hidrosanitarias, de gas y de aprovechamiento de aguas lluvias en edificaciones
Múltiples de ventilación ........................................................................................................................... 305 Ventilaciones individuales y ramales de ventilación ..................................................................... 305 Ventilación de alivio .................................................................................................................................. 307 Circuitos de ventilación ............................................................................................................................ 307 Diámetro necesario para los tubos de ventilación ........................................................................ 307 Capítulo VII. Agua caliente ................................................................................................................. 309 Sistema de suministro ............................................................................................................................... 311 Dispositivos de seguridad ....................................................................................................................... 312 Corrosividad .................................................................................................................................................. 314 Caída de presión ......................................................................................................................................... 314 Calentador indirecto con tanque ......................................................................................................... 317 Caída de presión ......................................................................................................................................... 318 Demanda y capacidad de los calentadores ...................................................................................... 318 Escogencia de los calentadores............................................................................................................... 321 Sistema de circulación de retorno ........................................................................................................ 322 Sistemas de circulación ............................................................................................................................ 323 Sistema alimentado hacia arriba ........................................................................................................... 324 Sistema alimentado hacia abajo ........................................................................................................... 325 Sistema combinado ................................................................................................................................... 325 Determinación de caudales de circulación y dimensiones de la tubería de retorno ....... 331 Tablas de agua caliente en redes .......................................................................................................... 336 Capítulo VIII. Redes de distribución de gas ................................................................................ 341 Definiciones .................................................................................................................................................. 344 Materiales......................................................................................................................................................... 355 Generalidades .............................................................................................................................................. 355 Instalación gas natural .............................................................................................................................. 355 Reguladores .................................................................................................................................................. 355
Instalaciones unifamiliares ................................................................................................................ 355
Instalaciones multifamiliares y mixtas .......................................................................................... 356
Tubería matriz ........................................................................................................................................ 356
Ductos para gas .................................................................................................................................... 356
Instalación unifamiliar ........................................................................................................................ 357
Instalación bifamiliar ........................................................................................................................... 357
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XI
RAFAEL PÉREZ CARMONA
Instalación multifamiliar .................................................................................................................... 357
Instalación de medidores .................................................................................................................. 357
Casetas de medición ........................................................................................................................... 359
Centros de medición .......................................................................................................................... 360
Válvula de corte...................................................................................................................................... 362 Pasos para el cumplimiento de un servicio......................................................................................... 362 Instalación interna........................................................................................................................................ 362 Consideraciones de diseño....................................................................................................................... 362 Demanda.......................................................................................................................................................... 364 Diseño de instalaciones ............................................................................................................................ 364 Instalaciones internas baja presión ...................................................................................................... 364 Expresión de Pole (tablas).......................................................................................................................... 369 Distribución multifamiliar individual baja presión ......................................................................... 391 Instalaciones internas media presión .................................................................................................. 431 Expresión de Mueller ................................................................................................................................. 432 Distribución multifamiliar media presión .......................................................................................... 436 Gases licuados del petróleo .................................................................................................................... 438 Características del GLP para diseño ..................................................................................................... 439 Usos dómesticos............................................................................................................................................ 439 Caraterísticas del G.L.P................................................................................................................................. 440 Instalación de tanques................................................................................................................................ 440 Accesorios de los tanques......................................................................................................................... 440 Cálculo de redes para G.L.P de una urbanización............................................................................ 446 Gasodomésticos para los apartamentos.............................................................................................. 446 Caudales en hora pico................................................................................................................................. 446 Datos técnicos................................................................................................................................................ 446 Gas G.L.P........................................................................................................................................................... 446 Caudal de diseño (Qd)................................................................................................................................ 446 Construcción redes externas .................................................................................................................. 450 Instalación ..................................................................................................................................................... 450 Dimensionamiento de tanques ............................................................................................................. 450 Ubicación ....................................................................................................................................................... 451 Cuadro de cálculo media presión .......................................................................................................... 452
XII
Instalaciones hidrosanitarias, de gas y de aprovechamiento de aguas lluvias en edificaciones
Capítulo IX. Ventilación gasodomestico ....................................................................................... 463 Aire de combustión...................................................................................................................................... 465 Aire de ventilación o circulante............................................................................................................... 465 Aire de dilución de la combustión......................................................................................................... 465 Generalidades .............................................................................................................................................. 466 Aire adicional ............................................................................................................................................... 467 Aberturas superiores ................................................................................................................................. 467 Diseño para los sistemas de evacuación de los productos de la combustión ........................... 469 Ductos de evacuación................................................................................................................................. 470 Conductos metálicos para la evacuación de los productos de la combustión ...................... 471 Tabla capacidad de evacuación de los conductores y conectores metálicos de pared sencilla........................................................................................................................................... 478 Ductos múltiples para la evacuación de los productos de la combustión de artefactos instalados en los pisos de una edificación ............................................................ 485 Chimeneas de mampostería..................................................................................................................... 488 Recomendaciones ...................................................................................................................................... 488 Diseño conectores ...................................................................................................................................... 488 Procedimiento ............................................................................................................................................. 489 Terminales de los ductos .......................................................................................................................... 490 Recomendaciones ...................................................................................................................................... 490 Ductos de asbesto cemento ................................................................................................................... 491 Recomendaciones ...................................................................................................................................... 495 Capítulo X Anexos ..................................................................................................................................... 497 Proyecto hidráulico y sanitario .............................................................................................................. 499 Especificaciones generales para la instalación de materiales .................................................... 499
1. Tubería y accesorios en hierro galvanizado .......................................................................... 499
2. Tubería y accesorios PVC presión ............................................................................................. 499
3. Tubería y accesorios de cobre .................................................................................................... 501
4. Válvulas para las redes generales de distribución .............................................................. 502
5. Tubería y accesorios PVC sanitaria y liviana .......................................................................... 502
6. Tubería y accesorios de grez ....................................................................................................... 503
Criterios y recomendaciones para la ejecución de obras hidráulicas y sanitarias ............. 504 Supervisión para la ejecución de instalaciones hidráulicas y sanitarias ....................................... 504
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XIII
RAFAEL PÉREZ CARMONA
Desarrollo de actividades ........................................................................................................................ 504 Instalación de aparatos .............................................................................................................................. 509 Figuras detalle conexiones........................................................................................................................ 512 Accesorios de aleación................................................................................................................................ 540 Accesorios de cobre y bronce.................................................................................................................. 541 Accesorios de cloruro de polivinilo (PVC)............................................................................................ 542 Accesorios de cloruro de polivinilo para tubería de presión (PVC)........................................... 542 Accesorios de cloruro de polivinilo para tubería sanitaria (PVC)................................................ 544 Accesorios de tubería galvanizada......................................................................................................... 547 Herramientas.................................................................................................................................................. 548 Utilización de las herramientas................................................................................................................ 551 Abreviaturas.................................................................................................................................................... 554 Tablas de unidades de medidas.............................................................................................................. 556 Simbología tipos de unión........................................................................................................................ 559 Redes suministro de gas (convenciones)............................................................................................. 567 Convenciones................................................................................................................................................. 568 Selección de aparatos.................................................................................................................................. 569 Bibliografía ................................................................................................................................................ 571
XIV
Introducción Encontramos un significado especial en lo referente al diseño e instalación del Sistema Hidrosanitario y de gas. Este ofrece un conocimiento profundo, una amplia objetividad, guía útil, unas precauciones necesarias, y un registro informativo de trabajo de instalaciones y las experiencias adversas. El reconocimiento de errores pasados y el aprendizaje de estos nos da grandes bases para el diseño y la instalación de Sistemas Hidrosanitarios y de gas. Se ha notado el desarrollo progresivo en América. Las condiciones intolerables de salubridad y las muertes por epidemias debido a las aguas grises, obligaron a tomar medidas de protección a la Salud, para ser adoptadas en áreas altamente densificadas. Los incendios desastrosos en sitios congestionados llevaron a la construcción de grandes sistemas de abastecimiento tanto para combatirlo como para suministro de agua potable en edificios. Por otro lado, el acelerado costo de la energía eléctrica, ha traído como consecuencia, el desarrollo, normalización y uso del gas como combustible doméstico e industrial. La hidrosanitaria en edificios trajo consigo problemas relacionados con la Salud Pública, la higiene personal, el diseño de construcción, los materiales de plomería, las técnicas avanzadas y los reglamentos estatales. Como estos problemas se desarrollan durante un período de revolución industrial las soluciones que se dieron estuvieron íntimamente ligadas a los nuevos materiales, métodos, modelos y estandarización. La historia ofrece registro de varios errores, malos productos, burdos materiales e instalaciones insalubres que fueron creadas por la instalación del sistema de plomería en edificios. En cada caso hubo que hacerse correcciones adecuadas y tenerse las precauciones para el futuro. El reglamento requerido para los Sistemas Hidrosanitarios en edificios, llegó a ser rápidamente un tema reconocido. Una serie de principios fue hecha y divulgada. El objetivo amplio del funcionamiento es el de proveer protecciones Sanitarias dentro y adyacentes a las edificaciones para proteger la Salud Pública, la seguridad y bienestar para brindar protección contra peligros de instalaciones inadecuadas e insalubres. En los viejos tiempos la plomería y la salubridad no siempre fueron primitivas. En épocas pasadas el hombre las elevó a los niveles significativos. La historia revela que una de las diferencias fundamentales entre la civilización y la barbarie, está relacionada con la instalación de sistemas de tubería para el adecuado suministro de agua potable, disposición sanitaria de las aguas grises y eficiente e inobjetable disposición de las aguas lluvias.
RAFAEL PÉREZ CARMONA
Esto es evidente debido a que la gente que disfrutó de civilizaciones más elevadas, en el pasado, desarrolló sistemas de plomería para la protección de la salud. Esto se confirma en los reportes de descubrimientos arqueológicos en varias partes del mundo, en donde se sabía del florecimiento de civilizaciones antiguas. Por ejemplo, las ruinas de un sistema de plomería estimado en unos 3.000 a 6.000 años de edad, fueron encontrados en excavaciones en el valle del río Indo en la India. En Egipto se descubrieron secciones de tubos para agua por cerca de 5.000 años, junto con apartamentos cuyas alcobas estaban al parecer provistas de un cuarto de baño. De todas las poblaciones antiguas los romanos llevaron la sanidad del más alto y vasto grado de desarrollo. Del latín han venido tales palabras como Sanidad y Plomero, la última se ha derivado de artifex plumbarius, significado un trabajador en plomo. Los acueductos romanos aún adornan la campiña italiana y se encuentra entre los triunfos mundiales de la ingeniería. Sistema de alcantarillado subterráneos extensamente grandes, baños públicos y privados, sistema de tubería de plomo y bronce y accesorios de mármol con aditamentos de oro y plata han venido a ser símbolos de la civilización de la antigua Roma. Un aspecto especialmente significativo de progreso, puede ser citado, como lo es el hecho de que mucho del sistema subterráneo de suministro público de agua fue construido con tuberías de plomo fundido estándar. El Imperio Romano utilizó baños públicos que alcanzaron a cubrir hasta una milla y acomodar simultáneamente 3.200 bañistas. En las viviendas las tinas ocupaban a menudo un cuarto entero y estaban equipadas con agua caliente y fría. El agua caliente era conducida por medio de una tubería de bronce o plomo a través de fuegos abiertos. Las tinas de mármol sólido estaban labradas o recubiertas con azulejos de cerámica vidriada y equipadas con accesorios de oro y plata. Después de aproximadamente mil años de dominar el mundo, el Imperio Romano se derrumbó. En el siglo V estuvo sometido a invasiones sucesivas por los Godos y Vándalos, tribus bárbaras del norte de Europa. Con el saqueo de Roma, incluyendo los metales que pudieran remover de sus obras públicas, su civilización decayó rápidamente y las normas sanitarias retrocedieron casi al punto de desaparecer. Por muchos siglos, la gente en general puso poca atención al aseo personal y a otras necesidades domésticas, sanitarias incluyendo el uso del agua. El bañarse era desaprobado por las personas de influencia y no se tomaba en serio aún por los miembros de la clase dominante, muchos de los cuales preferían el uso de lociones o perfumes. Las instalaciones de plomería cayeron en desuso, incluyendo los inodoros los cuales se habían incrementado y usado ampliamente en Roma durante los siglos IV y V. No fueron usados otra vez sino hasta el siglo XII y aún entonces su uso era extremadamente limitado.
XVIII
Introducción
Durante el siglo XIV, Europa fue azotada por la peste bubónica y se reporta que entre el continente e Inglaterra hubo aproximadamente 25 millones de personas muertas. Para incrementar las medidas sanitarias en París en 1395, las autoridades ordenaron no arrojar las aguas negras por las ventanas, pero esta práctica continuó en otras ciudades sin tener en cuenta estas disposiciones.
En el continente americano Los reportes disponibles del desarrollo progresivo de las normas sanitarias en Nueva York, pueden ser citadas como típico. Después de la fundación del puerto en 1626, se construyeron las casas. Ninguna de ellas tenía instalaciones para suministro de agua y disposición de aguas servidas. El agua era usada parcamente por la dificultad para su obtención. Se traía de manantiales, pozos o se compraba a vendedores ambulantes, que la transportaban en barriles de madera y carretas de tracción animal. En Estados Unidos, que estaba dedicado casi exclusivamente a la agricultura, la plomería casi no progresó hasta 1800. Algunas personas pudientes de la época construyeron en sus residencias instalaciones de plomería con poca eficacia. Las instalaciones consistían de una pila o fregadero y una tina de baño portátil. La letrina exterior era el medio común para deshacerse de los desperdicios y excrementos. En algunos casos se usaban inodoros importados de Inglaterra, pero es muy dudoso que en las instalaciones de aquella época se utilizaron principios científicos. Después de la guerra civil norteamericana, el desarrollo de la plomería empezó lenta pero sistemáticamente. Se expidieron patentes de sifones y de métodos de ventilación. La utilidad de los sistemas de abastecimiento de agua y los de eliminación de aguas negras se hizo más evidente y se empezó a considerar la plomería como una necesidad en vez de un lujo, como se le consideró veinte años antes. Hasta el año 1900, muy pocas residencias de localidades urbanas contaban con algo más que un vertedero de aguas sucias y un hidrante o fuente de columna para eliminar los desperdicios. A principios del siglo XX, la plomería empezó a progresar más rápidamente. En los interiores de los edificios se instalaron inodoros de los de tipos de fondo entolva o con descarga de agua, así como fregaderos, lavamanos y bañeras. Se aplicaron métodos científicos a la construcción de las instalaciones de plomería. Los sifones de los aparatos sanitarios fueron ventilados y se introdujo el agua corriente caliente y fría. Durante este período apareció el inodoro de descarga por sifón y los estados establecieron leyes para el control sanitario. El mayor progreso de la plomería tuvo lugar después de 1910, que es muy reciente, dada la antigüedad de miles de años que tiene este oficio.
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XIX
RAFAEL PÉREZ CARMONA
Los métodos modernos de manufactura suministraron equipo y materiales que podían usarse científicamente en un sistema de plomería. Los edificios se construyeron más grandes y la gente que los ocupaba exigía más instalaciones y equipos sanitarios. Aunque todavía existen muchos hogares que no cuentan con sistemas completos de fontanería, su progreso corregirá al fin esta condición de insatisfacción.
XX
Capítulo 1
Suministro de agua
Suministro de agua
El suministro de agua potable es requisito indispensable para la vida y progreso de la humanidad. Este suministro requiere de fuentes inagotables de agua y sistemas complejos de almacenamiento, purificación, distribución y drenaje, sobre todo en las áreas metro politanas. Son los técnicos hidráulicos, Ingenieros Civiles, Sanitarios, Mecánicos y miembros de organizaciones relacionadas con este campo, quienes tienen la responsa bilidad de suministrar con calidad y cantidad suficiente agua para las necesidades de la población.
Presión Es el efecto que se produce cuando se aplica una fuerza a una superficie. Se acostumbra a expresarse en varios sistemas de unidades: Kilogramo por Centímetro cuadrado (Kg/ 2 cm ), libras por pie cuadrado (psf), libras por pulgada cuadrada (psi), El sistema inter nacional utiliza el pascal (Pa). Una columna de agua de un metro de altura, ejerce una presión de 0.1 kilogramos por centímetro cuadrado, cualquiera que sea el diámetro o sección de la columna.
Presión estática Terminología usual Como ayuda para entender mejor los capí tulos siguientes, definimos algunos términos usados con mayor frecuencia.
Es la ejercida en la base de un tubo vertical de descarga cuando el agua se encuentra en reposo.
Figura 1.1. Acometida domiciliaria
Conexión C.U.
Medidor
Tapón de prueba
Tubería en PVC lexible o cobre
Tubería en PVC flexible o cobre
Registro de derivación Collar de derivación
Registro de corte con acople
Operador de prueba
Otros títulos de su interés Diseño y construcción de alcantarillados Rafael Pérez Carmona Diseño geométrico de carreteras James Cárdenas Grisales Geometría descriptiva Germán Valencia García Administración para ingenieros Miguel David Rojas Evaluación de proyectos para ingenieros Miguel David Rojas López
Instalaciones hidrosanitarias, de gas Colombia es uno de los países con mayor riqueza hídrica. De hecho, en los años noventa llegó a ocupar el cuarto lugar en el mundo después de Rusia, Canadá y Brasil. Sin contaminación, las inundaciones periódicas, la falta de servicios de agua potable y la ausencia de sistemas de riego en grandes extensiones de tierra fértil han disminuido ostensiblemente su disponibilidad. Por esta razón las autoridades en medio ambiente deben trabajar conjuntamente en la planeación y proyección de embalses para regular En el presente libro el autor –una de las autoridades más reconocidas de la hidrosanitaria en Colombia– trata ampliamente y en forma didáctica todos los aspectos relacionados con este campo de la ingeniería, con temas como suministros de agua, equipos de presión, pérdidas en tuberías y accesorios, redes de distribución de gas, ductos de evacuación de los productos de la combustión, sistemas de desagües de aguas residuales, sistemas de desagües de aguas lluvias y estructuras para el aprovechamiento de las aguas lluvias. Esta obra es una de las más completas sobre hidráulica escritas originalmente en castellano. Así mismo, está adaptada al contexto colombiano pues utiliza la terminología usada en la más reciente legislación nacional y distrital (Decreto N.º 528 del 24 de noviembre de 2014) sobre uso y administración de recursos hídricos. Colección: Ingeniería y salud en el trabajo Área: Ingeniería civil
ISBN 978-958-771-195-0
9 789587 711950